(57)【要約】【課題】小型で光学性能が良好で低コストの広角レンズ。【解決手段】物体側から順に、負のパワーを有してガラスから成り球面に形成された第１レンズと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第２レンズと、絞りと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第３レンズとから構成され、該第３レンズの像面側に回折面を設けたこと。【選択図】図１
2010039261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負のパワーを有してガラスから成り球面に形成された第１レンズと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第２レンズと、絞りと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第３レンズとから構成され、該第３レンズの像面側に回折面を設けたことを特徴とする広角レンズ。
【請求項２】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ
０．０１＜ΦＤ×ｆ＜０．１３
但し、
ΦＤ：回折面のパワー
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の広角レンズ。
ωＸ＞１２０°
但し、
ωＸ：撮像画面の長手方向の画角
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型で光学性能が良好で低コストの広角レンズに関し、固体撮像素子を用いた監視カメラ用や車載カメラ用等のデジタル入力機器（デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）に好適な広角レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いた監視カメラや車載カメラ等に搭載される広角レンズは、従来から数多く提案されてきている。車載カメラにおいては、例えば３枚構成若しくは４枚構成で小型化された広角レンズが提案されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２１７４２号公報
【特許文献２】特開２００６−２５９７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
広角レンズにおいて、小型化のために枚数を削減すると色収差による性能の悪化が問題になる。例えば、特許文献１の如き３枚構成のレンズでは、倍率色収差による性能悪化が問題となり、倍率色収差を考慮した特許文献２の如き４枚構成のレンズでは軸上色収差による性能悪化が問題となる。
【０００４】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、小型で光学性能が良好で低コストの広角レンズを提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
【０００６】
１．物体側から順に、負のパワーを有してガラスから成り球面に形成された第１レンズと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第２レンズと、絞りと、正のパワーを有して少なくとも一方の面が非球面に形成された第３レンズとから構成され、該第３レンズの像面側に回折面を設けたことを特徴とする広角レンズ。
【０００７】
２．以下の条件式を満足することを特徴とする前記１に記載の広角レンズ
０．０１＜ΦＤ×ｆ＜０．１３・・・（１）
但し、
ΦＤ：回折面のパワー
ｆ：全系の焦点距離
３．以下の条件式を満足することを特徴とする前記１又は前記２に記載の広角レンズ。
【０００８】
ωＸ＞１２０°・・・（２）
但し、
ωＸ：撮像画面の長手方向の画角
【発明の効果】
【０００９】
本発明の広角レンズによれば、レンズ３枚構成で固体撮像素子用撮像レンズ系として色収差の小さい良好な光学性能と広い全画角を有し、更に低コスト且つコンパクトになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
なお、本明細書において「パワー」とは、焦点距離の逆数で定義される量を表す。
【００１２】
図１乃至図４は、本発明に係る広角レンズの４種の実施形態である第１実施形態乃至第４実施形態のレンズ配置を表す断面図である。
【００１３】
図１乃至図４において、各々の広角レンズは、物体側から順に負のパワーを有する第１レンズＬ１と、正のパワーを有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、正のパワーを有する第３レンズＬ３と、ガラスフィルタＧＦから構成されている。
【００１４】
更に詳しくは、第１レンズＬ１は両面が球面に形成されると共にガラスから成り、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３はそれぞれ少なくとも一方の面が非球面に形成されると共にプラスチックから成り、更に第３レンズＬ３の像面側に回折面が設けられている。
【００１５】
このように構成にすることにより良好な性能を得ることができる。
【００１６】
更に、第１レンズＬ１をガラス球面レンズにすることにより、例えば車載レンズ等に使用する場合に、別に保護カバーなどを設ける必要がなくなる。
【００１７】
更に、第２レンズＬ１、第３レンズＬ３を少なくとも一方の面が非球面に形成されたプラスチックレンズにすることにより、球面で構成するよりも枚数が削減でき、コストダウンになると共に、サイズも小さくできる。
【００１８】
更に、絞りよりも後の第３レンズＬ３に回折面を設けることにより、軸上色収差及び倍率色収差を抑えることが可能となる。また、軸上と軸外の光線の通る高さの差が大きい後面に回折面を設けることにより、倍率色収差を効果的に抑えることができる。
【００１９】
次に、各実施形態の広角レンズ系が満足すべき条件式範囲を説明する。
【００２０】
条件式（１）の下限値を下回ると色収差の補正が不足し、光学性能の低下を招く。条件式（１）の上限値を上回ると、色収差の補正が過剰となり同様に光学性能の低下を招く。
【００２１】
また、上記条件式（２）は、画角に関する式であり、条件式（２）を下回ると倍率色収差があまり大きくならないため、回折面を設ける必要がなくなる。
【実施例】
【００２２】
以下に挙げる実施例１乃至実施例４は、前述した第１実施形態乃至第４実施形態にそれぞれ対応している。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
【００２３】
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ＦＮｏ：Ｆナンバー
Ｒ：曲率半径
Ｄ：軸上面間隔
ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
また、非球面（ＡＳＰ）と記した面において、非球面の面形状を以下の式で表す。
【００２４】
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ２／｛１＋（１−ε・Ｃ２・Ｈ２）１／２｝＋ΣＡｉ・Ｈｉ
但し、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、
Ｃ：近軸曲率、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数、
Ｈｉ：Ｈのｉ乗を表す記号、
また、回折面（ＤＯＥ）と記した面において、回折光学素子のピッチを決める位相形状を以下の式で表す。
【００２５】
φ（Ｈ）＝（２π／λ０）・（Ｃ１・Ｈ２＋Ｃ２・Ｈ４＋Ｃ３・Ｈ６＋・・・）
但し、
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
λ０：設計波長、
Ｃ１：２次の位相係数、
Ｃ２：４次の位相係数、
Ｃ３：６次の位相係数、
上式による設計波長、設計次数における回折光学素子面の光学パワーΦＤは以下の式のようになる。
【００２６】
ΦＤ＝−２・Ｃ１
次に、各実施例の光学諸値及び条件式の値を示す。
（実施例１）
ｆ＝１．１９７ｍｍ
ＦＮｏ＝２．８
面データを以下に示す。
【００２７】
面番号          Ｒ(mm)    Ｄ(mm)    ｎｄ      νｄ
１             -2323.131    1.000    1.72916    56.51
２                 3.418    2.367
３(ASP)          -16.119    2.831    1.58340    30.23
４(ASP)           -6.578    1.323
５                  ∞      0.429
６(ASP)            3.596    2.877    1.52510    56.34
７(ASP)(DOE)      -1.739    1.372
８                  ∞      0.300    1.51680    65.26
９                  ∞      0.500
10                  ∞
非球面係数を以下に示す。
第３面
K=0,A4=2.11637E-02,A6=-2.14808E-03,A8=1.56930E-04,A10=4.01855E-07
第４面
K=0,A4=3.41294E-02,A6=-1.46337E-02,A8=4.29848E-03,A10=-4.39845E-04
第６面
K=0,A4=-2.01561E-02,A6=5.60206E-02,A8=-5.27018E-02,A10=1.28964E-02
第７面
K=0,A4=4.54500E-02,A6=2.75192E-02,A8=-1.26964E-02,A10=3.45169E-03
回折面係数を以下に示す。
第７面
C1=-2.6608E-02,C2=0.0000E+00,C3=0.0000E+00,C4=0.0000E+00
各条件式に対応する値を以下に示す。
【００２８】
条件式（１）＝１３２
条件式（２）＝０．０６４
収差図を図５に示す。
（実施例２）
ｆ＝１．４５１ｍｍ
ＦＮｏ＝２．８
面データを以下に示す。
【００２９】
面番号          Ｒ(mm)    Ｄ(mm)    ｎｄ      νｄ
１               -65.373    1.000    1.72916    56.51
２                 4.438    3.841
３(ASP)         -109.727    2.139    1.58340    30.23
４(ASP)           -3.981    1.456
５                  ∞      1.043
６(ASP)            9.963    1.196    1.52510    56.34
７(ASP)(DOE)      -1.666    1.542
８                  ∞      0.300    1.51680    65.26
９                  ∞      0.500
10                  ∞
非球面係数を以下に示す。
第３面
K=0,A4=1.39775E-02,A6=-1.20665E-03,A8=7.78826E-05,A10=4.55173E-06
第４面
K=0,A4=3.04704E-02,A6=-7.66894E-03,A8=1.54687E-03,A10=-1.02740E-04
第６面
K=0,A4=1.55963E-02,A6=-3.51458E-02,A8=2.38576E-02,A10=-5.55887E-03
第７面
K=0,A4=5.64411E-02,A6=7.33400E-03,A8=-7.34139E-03,A10=3.86631E-03
回折面係数を以下に示す。
第７面
C1=-5.0000E-03,C2=0.0000E+00,C3=0.0000E+00,C4=0.0000E+00
各条件式に対応する値を以下に示す。
【００３０】
条件式（１）＝１０８
条件式（２）＝０．０１５
収差図を図６に示す。
（実施例３）
ｆ＝１．３６３ｍｍ
ＦＮｏ＝２．８
面データを以下に示す。
【００３１】
面番号          Ｒ(mm)    Ｄ(mm)    ｎｄ      νｄ
１               -47.452    1.000    1.72916    56.51
２                 8.949    2.227
３(ASP)           -6.015    3.192    1.58340    30.23
４(ASP)           -5.751    1.457
５                  ∞      0.579
６(ASP)            3.132    2.617    1.52510    56.34
７(ASP)(DOE)      -1.847    1.123
８                  ∞      0.300    1.51680    65.26
９                  ∞      0.500
10                  ∞
非球面係数を以下に示す。
第３面
K=0,A4=1.49571E-02,A6=-1.11738E-03,A8=5.97506E-05,A10=-1.12055E-06
第４面
K=0,A4=3.17607E-02,A6=-8.32290E-03,A8=1.57271E-03,A10=-1.06037E-04
第６面
K=0,A4=-1.89625E-02,A6=2.57928E-02,A8=-1.63602E-02,A10=4.00582E-03
第７面
K=0,A4=4.44233E-02,A6=2.08329E-02,A8=-7.05473E-03,A10=1.73929E-03
回折面係数を以下に示す。
第７面
C1=-4.0000E-02,C2=0.0000E+00,C3=0.0000E+00,C4=0.0000E+00
各条件式に対応する値を以下に示す。
【００３２】
条件式（１）＝９５
条件式（２）＝０．１０９
収差図を図７に示す。
（実施例４）
ｆ＝１．１３７ｍｍ
ＦＮｏ＝２．８
面データを以下に示す。
【００３３】
面番号          Ｒ(mm)    Ｄ(mm)    ｎｄ      νｄ
１              -183.926    1.000    1.72916    56.51
２                 3.885    2.561
３(ASP)           -8.899    2.588    1.58340    30.23
４(ASP)           -4.118    1.426
５                  ∞      0.903
６(ASP)            3.038    2.082    1.52510    56.34
７(ASP)(DOE)      -1.738    1.053
８                  ∞      0.300    1.51680    65.26
９                  ∞      0.500
10                  ∞
非球面係数を以下に示す。
第３面
K=0,A4=2.03630E-02,A6=-2.05263E-03,A8=1.19170E-04,A10=2.72771E-07
第４面
K=0,A4=3.07609E-02,A6=-8.04900E-03,A8=1.38387E-03,A10=-7.98059E-05
第６面
K=0,A4=-1.09806E-02,A6=6.24569E-03,A8=8.48768E-04,A10=-5.01167E-04
第７面
K=0,A4=5.10710E-02,A6=5.20811E-02,A8=-2.93158E-02,A10=7.00185E-03
回折面係数を以下に示す。
第７面
C1=-2.6220E-02,C2=0.0000E+00,C3=0.0000E+00,C4=0.0000E+00
各条件式に対応する値を以下に示す。
【００３４】
条件式（１）＝１１８
条件式（２）＝０．０６０
収差図を図８に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１の広角レンズのレンズ構成図である。
【図２】実施例２の広角レンズのレンズ構成図である。
【図３】実施例３の広角レンズのレンズ構成図である。
【図４】実施例４の広角レンズのレンズ構成図である。
【図５】実施例１の広角レンズの収差図である。
【図６】実施例２の広角レンズの収差図である。
【図７】実施例３の広角レンズの収差図である。
【図８】実施例４の広角レンズの収差図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｓ  開口絞り
ＧＦ  ガラスフィルタ
【図１】
2010039261.tif 000003
【図２】
2010039261.tif 000004
【図３】
2010039261.tif 000005
【図４】
2010039261.tif 000006
【図５】
2010039261.tif 000007
【図６】
2010039261.tif 000008
【図７】
2010039261.tif 000009
【図８】
2010039261.tif 000010